微生物發(fā)酵法生產(chǎn)超氧化物歧化酶在化妝品生產(chǎn)中的研究進展

張銀冰（湖北大學，湖北 武漢430062）

超氧化物歧化酶可以通過從牲畜血液中提取，或者是微生物發(fā)酵等方法來生產(chǎn)，但是從牲畜血液中提取的方法容易受到很多因素的干擾，比如說原料的來源等，而且其生產(chǎn)的效率也比較低，生產(chǎn)的產(chǎn)品品質也不夠高，其安全性方面也缺少充分的保障。但是如果用微生物作為原料來生產(chǎn)超氧化物歧化酶的話，其不僅具備原料易得的優(yōu)點，而且可以實現(xiàn)規(guī)模化的生產(chǎn)。關于微生物發(fā)酵法生產(chǎn)超氧化物歧化酶目前還在不斷的研究當中，而超氧化物歧化酶不僅僅在化妝品行業(yè)有非常廣泛的應用，在醫(yī)學以及食品行業(yè)也有非常廣泛的應用，其在消炎、抗衰老以及抑制腫瘤等方面都有非常強的優(yōu)越性，所以受到了相關行業(yè)以及研究人員的深刻重視。如果利用微生物發(fā)酵法能夠實現(xiàn)超氧化物歧化酶的規(guī)模化生產(chǎn)，那么將會給化妝品行業(yè)以及其他行業(yè)的發(fā)展提供更多的動力。

1 微生物發(fā)酵法與超氧化物歧化酶的簡單介紹

1.1 微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵法是在適當?shù)那闆r下，通過代謝使得微生物轉變成為我們需要的物質。微生物發(fā)酵的生產(chǎn)水平受到遺傳特性以及培養(yǎng)條件等的影響。發(fā)酵工程可以被應用到醫(yī)學，食品以及能源工業(yè)等方面。根據(jù)發(fā)酵條件的不同，微生物發(fā)酵過程可以分成好氧發(fā)酵以及厭氧發(fā)酵，好氧發(fā)酵法可以分為在液體表面發(fā)酵，在多孔的培養(yǎng)基上進行發(fā)酵以及通氧深層發(fā)酵等方法。而厭氧發(fā)酵主要是利用不通氧的深層發(fā)酵，所以說不管是哪一種發(fā)酵狀態(tài)，都可以通過深層發(fā)酵的方式來進行。

1.2 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶是生物體抗氧化酶中的重要部分，在微生物，植物以及動物體內都有廣泛的分布。超氧化物歧化酶是一種抗氧化金屬酶，能夠發(fā)揮自身的催化作用，從而使得超氧陰離子自由基發(fā)生歧化反應生成氧和過氧化氫，對于機體的氧化以及抗氧化平衡來說其都發(fā)揮著不可替代的作用，很多疾病的發(fā)生與發(fā)展都與之有非常密切的關聯(lián)。超氧化物歧化酶的主要功能是清除生物體內的多余自由基，對于因為自由基的影響而產(chǎn)生的衰老現(xiàn)象進行緩解，同時也能夠增強生物體抵抗因自由基而引發(fā)的諸多疾病。在真核細胞細胞質中其主要呈現(xiàn)的是藍綠色，比如說豬血以及豬肝等。在原核及真核細胞線粒體中呈現(xiàn)的是紫紅色，在原核細胞中呈現(xiàn)的是黃褐色。超氧化物歧化酶至少可以分為三種：Cu，Zn-SOD，F(xiàn)e-SOD，Mn-SOD。該酶具有較好的耐熱性，同時也比較的穩(wěn)定，是一種酸性蛋白質，一般在強酸性以及強堿性的情況下性質不夠穩(wěn)定。

2 超氧化物歧化酶的使用現(xiàn)狀

超氧化物歧化酶最先是從牛紅細胞中分離出來的，后來人們又在其他動物的紅細胞以及肝臟等組織以及植物中分離出了這種酶。超氧化物歧化酶的藥用價值已經(jīng)被應用到了臨床之中，其在抗衰老，抗腫瘤等方面有非常突出的優(yōu)勢，另外也包括抵抗一些因為自由基影響所帶來的疾病。目前超氧化歧化酶的使用范圍還主要是集中在化妝品以及食品行業(yè)，國內的研究也取得了很多具有突破性的成果。當前我們還主要是從動物的血液種進行該酶的提取，利用發(fā)酵法進行生產(chǎn)的方法還不夠成熟，還沒有實現(xiàn)規(guī)模化。

3 微生物發(fā)酵法生產(chǎn)超氧化物歧化酶的工藝介紹

3.1 普通酵母菌

有研究顯示，對葡萄園地中的酵母菌進行了稀釋，涂布，分離，純化，接種，培養(yǎng)等處理，提取出了超氧化物歧化酶，利用鄰苯三酚自氧化法來對超氧化物歧化酶的酶活力進行測定，通過該方法選擇出了生產(chǎn)超氧化物歧化酶的高產(chǎn)菌株。考慮到生物量以及超氧化物歧化酶酶活性方面的因素，X8 菌株在SOD的總量以及酶活力等方面都具有較高的優(yōu)勢，所以確定X8 菌株作為高產(chǎn)的SOD酵母菌，然后再根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)進行發(fā)酵條件方面的研究。通過試驗可以知道，酵母的生長以及SOD的產(chǎn)量與很多方面的因素有關，像碳源，氮源，PH值，碳氮比以及培養(yǎng)時間等等，通過相關的結果表明該實驗的最佳碳源為麥芽糖，最佳氮源為蛋白胨，碳氮比最佳為6:1，最良好的pH 條件為5.0左右，而發(fā)酵時長最好是18h。

3.2 啤酒廢酵母

有學者對啤酒廢酵母進行了洗滌，分離以及漂洗等預處理，然后再將其接種到酵母培養(yǎng)基中進行復壯操作，最后通過異丙醇破壁提取法來提取酵母中的SOD，并且要用丙醇溶液來對提取出的超氧化物歧化酶進行兩次純化。此方法在生產(chǎn)超氧化物歧化酶方面有著較高的產(chǎn)率，同時所提取得到的超氧化物歧化酶也具有較強的酶活性。在利用異丙醇進行酵母中的超氧化物歧化酶提取時，異丙醇的濃度最好為90%左右，提取時間為2h，提取的pH 環(huán)境為7.0 左右，在該條件下所得到的超氧化物歧化酶具有較強的活性，而且其產(chǎn)率也比較高。在利用丙酮進行超氧化物歧化酶的純化時，最好能夠在4～10℃的情況下進行，因為這樣能夠有效的保證蛋白沉淀的沉淀效果，同時也是對酶活性的一種保障。第一次純化的提取液PH最好為5.0左右，丙酮與粗酶液的比值為0.8:1，這個時候得到的雜蛋白沉淀的量是最多的，同時也達到了非常良好的純化效果，同時丙酮粗酶液的酶比活性是最高的。通過離心分離操作后，將雜蛋白沉淀除去，上清液的部分利用pH=4.0的提取液進行進一步的純化，而且當丙酮與超氧化物歧化酶清夜的比值為0.3:1時，超氧化物歧化酶的酶比活力是最高的。結果證明，利用異丙醇來提取啤酒廢酵母中的超氧化物歧化酶時，利用丙酮進行兩次純化操作，得到的超氧化物歧化酶的量非常高。

3.3 霉菌

有學者對青霉，毛霉，米曲霉和根霉進行了斜面活化，培養(yǎng)，擴大培養(yǎng)等一系列的操作，在進行細胞破壁時分別利用了研磨法，超聲波法，高壓勻漿法以及助融法這四種方法，分別對其進行對比研究，最終通過對超氧化物歧化酶粗酶液的提取以及酶活力的檢測來比較四種方法哪一種對于酶活性的影響更大。結果證明，助融劑融化破壁法處理的效果比其他三種方法的效果都好，超氧化物歧化酶的活性明顯要高于其他的三種方法。

3.4 云芝菌絲體

有學者對11種真菌進行了研究和處理，這些真菌包括金針菇，灰樹花，野生平菇，猴頭菇，草菇，香菇，云芝等，這些真菌被接入到馬鈴薯聯(lián)合培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)，并實時的觀測其生長的狀況，并利用NBT光華還原法來對超氧化物歧化酶的酶活力進行測定，通過酶活性測定的結果得到相關的結論，云芝的菌絲體生長的是這集中真菌中最快的，然后就是草菇以及平菇，如果按單位時間的菌絲體來計算的話，茶薪菇是單位質量中菌絲體超氧化物歧化酶活性最高的，其發(fā)酵液中的超氧化物歧化酶的活性也很高，云芝中的超氧化物歧化酶的活性與之相近。綜合各方面的因素可以得到以下的這些結果：云芝的生長周期比較的短暫，同時菌絲體的含量也比較高，發(fā)酵液中超氧化物歧化酶的總活性也具有很高的優(yōu)勢，并且其在發(fā)酵的過程中還會發(fā)出非常濃郁的果香氣息，所以其在生產(chǎn)超氧化物歧化酶方面具有非常廣闊的發(fā)展前景。

3.5 枯草芽孢桿菌

有學者對枯草芽孢桿菌的轉酮醇酶變異株，地衣芽孢桿菌，蠟樣芽孢桿菌以及枯草芽孢桿菌這四種菌種進行了斜面活化，液體種子制備，菌種培養(yǎng)液制備以及超聲波破碎等處理，然后在進行超氧化物歧化酶粗酶液的提取，最后在相同的條件下進行酶活力的測定，這一過程主要利用的是鄰苯三酚自氧化法，結果發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌轉酮醇酶變異株是得到超氧化物歧化酶酶活力最高的菌株。

3.6 大腸桿菌

有學者利用的是經(jīng)過紫外線誘變過的能夠抗過氧化氫的菌株，該菌株不管是在生物量還是在超氧化物歧化酶的酶活性等方面都明顯的比出發(fā)菌株優(yōu)越。有學者通過對液體發(fā)酵條件的研究得到了更加良好的液體發(fā)酵條件。

3.7 乳酸菌

有學者利用的是最常規(guī)的方法來對不同種屬的乳酸菌進行篩選，選出超氧化物歧化酶產(chǎn)量較高的菌株來作為出發(fā)菌株，在經(jīng)過一系列的誘變操作后篩選出更加高產(chǎn)的菌株。經(jīng)過選育出的菌株有非常良好的耐高溫性能，而且還能夠直接食用，屬于對人體有益的微生物菌群。

4 微生物發(fā)酵法生產(chǎn)超氧化物歧化酶的未來展望

近些年來，國內外在微生物發(fā)酵法生產(chǎn)超氧化物方面都取得了很多突破性的進展，同時微生物發(fā)酵法也具備著很多的優(yōu)點，比如說原料易得以及工藝簡單易行，產(chǎn)物質量優(yōu)質等等，所以其經(jīng)常被廣闊的應用到工業(yè)化的生產(chǎn)當中。利用微生物發(fā)酵法所獲得的超氧化物歧化酶可以直接的應用在食品以及化妝品行業(yè)中，同時也可以應用到其他的行業(yè)當中。相信隨著研究力度的不斷加大，利用微生物來生產(chǎn)超氧化物歧化酶將進一步的走向產(chǎn)業(yè)化，并且會得到更加廣泛的應用。

5 結語

綜上所述，超氧化物歧化酶因為自身具備非常良好的性質，所以在化妝品以及食品行業(yè)都得到了非常廣泛的應用。超氧化物歧化酶具有良好的抗衰老的能力，同時能夠抵抗腫瘤及一些因為多余自由基而引發(fā)的疾病。超氧化物歧化酶起初都是直接從動物血液種進行提取，但是因為這種方法總是要受到很多因素的限制，所以人們就其生產(chǎn)方法展開了新的研究，其中微生物發(fā)酵法就是其中研究的關鍵。目前國內外在該研究上都取得了很多的進展，但是超氧化物歧化酶還沒有實現(xiàn)規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)，所以在該方面的研究還需要相關的人員繼續(xù)努力。超氧化物歧化酶的研究是非常重要的，如果能夠大量的生產(chǎn)超氧化物歧化酶，那么它不僅僅回去化妝品以及食品產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生很大的推動作用，對其他的行業(yè)發(fā)展也能夠發(fā)揮很重要的作用。